第14讲_组合逻辑设计.ppt
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1、计算机组成原理Principles of Computer Organization广义双语教学课程http:/211.64.192.109/skyclass25/青岛理工大学 校级精品课程http:/ there are only a few addressing modes,the particular addressing mode required is usually encoded within the instruction code(e.g.IBM System/390,most RISC).But when there are lots of addressing modes
2、,a specific field is often set aside in the instruction to specify the addressing mode.第第6章章 中央处理器中央处理器Chapter 6 Central Processing Unit(4)2盛建伦6.3.3 微指令格式微指令格式 微指令的格式大体上可分成两类:Horizontal Microinstruction水平型微指令水平型微指令和Vertical Microinstruction垂直型微指令垂直型微指令。水平型微指令水平型微指令是在一条微指令中定义并执行多个可并行操作在一条微指令中定义并执行多个可
3、并行操作的微命令的微命令,控制尽可能多并行信息传送控制尽可能多并行信息传送。垂直型微指令垂直型微指令是一次只能执行一个微命令的微指令一次只能执行一个微命令的微指令。在微指令中有微操作码字段,采用最短字长编码。水平型微指令与垂直型微指令的比较:1水平型微指令并行操作能力强、效率高、灵活性强。水平型微指令并行操作能力强、效率高、灵活性强。在一条水平型微指令中设置有控制机器中信息传送通路以及进行所有微操作的微命令。在进行微程序设计时,可以同时定义比较多的并行操作的微命令,控制尽可能多并行信息传送,使微指令效率高、灵活性强。在一条垂直型微指令中,一般只能完成1个操作,控制一、两个信息传送通路,微指令的
4、并行操作能力低,效率低。2水平型微指令执行一条指令的时间比垂直型微指令短。水平型微指令执行一条指令的时间比垂直型微指令短。水平型微指令并行操作能力强,可用比较少的微指令数来实现一条指令的功能,缩短了指令的执行时间。一条水平型微指令完成的功能相当于若干条垂直型微指令。此外,垂直型微指令必须经过完全译码,影响速度。用水平型微指令编制的微程序比较短,但微指令字比较长。3垂直型微指令字比较短而微程序长。垂直型微指令字比较短而微程序长。4水平型微指令编程难以掌握。垂直型微指令与机器指令水平型微指令编程难以掌握。垂直型微指令与机器指令相似,编程比较容易。相似,编程比较容易。水平型微指令与机器指令差别很大,
5、一般需要对机器的结构、数据通路、时序系统以及微命令很精通才能进行设计。4盛建伦微程序控制器设计方法小结微程序控制器设计方法小结 1把每条机器指令所需的微操作命令组合成若干条微指令,把每条机器指令所需的微操作命令组合成若干条微指令,再将这些微指令构成一个微程序。再将这些微指令构成一个微程序。2将全部微程序存入一个高速的控制存储器中。将全部微程序存入一个高速的控制存储器中。3执行机器指令就变成了执行该指令对应的一个微程序。执行机器指令就变成了执行该指令对应的一个微程序。每条机器指令对应一个微程序。每条机器指令对应一个微程序。Microcode was originally developed as
6、 a simpler method of developing the control logic for a computer.5盛建伦Instruction Cycle-State Diagram计算指计算指令地址令地址取指令取指令Instructionfetch取操作数取操作数 Operand fetch保存操保存操作数作数 Operand Store Instruction address calculating指令操指令操作译码作译码Instruction operation decoding Data Operation Operand address calculating计算操
7、作计算操作数地址数地址 Operand address calculatingReturn for String or Vector DataInstruction Complete Fetch Next InstructionMultipleOperandsMultipleResults指令周期状态图指令周期状态图6.4 硬布线控制的计算机硬布线控制的计算机 “组合逻辑控制组合逻辑控制”又称硬布线控制又称硬布线控制(Hardwired Control)或或“硬连逻辑控制硬连逻辑控制”。组合逻辑控制器的设计方法是:1列出全部微操作列出全部微操作2建立操作时间表建立操作时间表4作组合逻辑框图作组
8、合逻辑框图3求微操作命令的逻辑函数表达式求微操作命令的逻辑函数表达式7盛建伦组合逻辑控制器的设计方法组合逻辑控制器的设计方法1列出全部微操作列出全部微操作 分析并列出各条指令在取指、分析、执行中所需的全部微分析并列出各条指令在取指、分析、执行中所需的全部微操作。(根据给定的操作。(根据给定的CPU数据通路和指令功能)数据通路和指令功能)根据各条指令所需的全部微操作,按执行的先后顺序,再根据各条指令所需的全部微操作,按执行的先后顺序,再加上必要的控制条件,列出全部指令所需的微操作的操作时间加上必要的控制条件,列出全部指令所需的微操作的操作时间表。表。确定机器的状态周期、节拍与工作脉冲。确定机器的
9、状态周期、节拍与工作脉冲。2建立操作时间表建立操作时间表6.4 硬布线控制的计算机硬布线控制的计算机8盛建伦 安排安排微操作节拍时需注意:微操作的先后顺序,能在微操作节拍时需注意:微操作的先后顺序,能在1个节个节拍内执行的微操作应尽可能安排在同一个节拍内。拍内执行的微操作应尽可能安排在同一个节拍内。假设机器采用同步控制,每个机器周期包含假设机器采用同步控制,每个机器周期包含3个节拍个节拍。微操作的节拍微操作的节拍安排安排机器周期节拍T0T1T2M0M1M29盛建伦1取指周期微操作的节拍取指周期微操作的节拍安排安排T0节拍可安排两个微操作。节拍可安排两个微操作。PCMAR,1R微操作的节拍安排T
10、1节拍可安排两个微操作。节拍可安排两个微操作。M(MAR)MDR,(PC)+1 PCT2节拍节拍 MDR IR,指令一取到指令一取到IR就开始进行译码就开始进行译码2间址周期微操作的节拍间址周期微操作的节拍安排安排T0节拍节拍 Ad(IR)MAR,1RT1节拍节拍 M(MAR)MDR T2节拍节拍 MDR MAR10盛建伦(1)非访存指令非访存指令 清除累加器指令清除累加器指令CLAT03 执行周期微操作的节拍执行周期微操作的节拍安排安排T1T2 0ACC 累加器取反指令累加器取反指令COMT0T1T2 11盛建伦(1)非访存指令)非访存指令 算术右移算术右移1位指令位指令SHRT0执行周期微
11、操作的节拍执行周期微操作的节拍安排安排T1T2 R(ACC)ACC,ACC0ACC0 循环左移循环左移1位指令位指令CSLT0T1T2 L(ACC)ACC,ACC0ACCn 停机指令停机指令STPT0T1T2 0G12盛建伦(2)访存指令访存指令 加法指令加法指令ADD XT0 Ad(IR)MAR,1R执行周期微操作的节拍执行周期微操作的节拍安排安排T1 M(MAR)MDR T2 (ACC)+(MDR)ACC 存数指令存数指令STA XT0 Ad(IR)MAR,1WT1 ACC MDRT2 MDR M(MAR)13盛建伦(2)访存指令访存指令 取数指令取数指令LDA XT0 Ad(IR)MAR
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- 14 组合 逻辑设计
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